Как работает дифференциал, самое наглядное пособие
Во вступлении много о том зачем он вообще нужен. Для ЛЛ: само объяснение «как это работает» с 1:44
Как же элементарно на самом деле, но до этого же додуматься надо было.
Автомобильное сообщество
14.1K постов 36.8K подписчик
Правила сообщества
Добро пожаловать в автомобильное сообщество!
-Публикация видео с тематикой ДТП (исключение: авторский контент с описанием).
-Нарушать правила сайта.
-Создавать посты несоответствующие тематике сообщества.
-Рекламировать что бы то ни было.
-Баяны не желательны (игнорирование баянометра карается флюгегехайменом).
-Заваривать ромашковый чай в костюме жирафа.
-Создавать интересный контент.
-Участвовать в жизни сообщества.
-Предлагать темы для постов.
-Вызывать администратора или модераторов сообщества при необходимости.
-Высказывать идеи по улучшению Автомобильного сообщества.
-Изображать коняшку при комментировании.
Собирали недавно с сыном конструктор. Там попалась такая конструкция.
Спасибо, к своему стыду, только сейчас узнал принцип работы дифференциала.
Музыка из Мафии миссия на пароходе. Блин вот я вспомнил
У зрителя может сложиться неверное впечатление что гипоидная передача со смещением морковки на несколько сантиметров вызвана желанием убрать из пола кардан, который так никуда и не исчез, а не повышением возможной нагрузки, прочностью и бесшумностью.
А теперь вопрос на засыпку. Как же тогда вращаются колёсные пары на повороте у вагонов? Ведь они жестко закреплены.
Вас ждет не менее удивительное открытие.
Осталось понять, почему он называется дифференциалом
Бляяя я обкуреный ща ваще все понял как жить эту жизнь
Я один ожидал увидеть дифференциал из матанализа, а тут шестереночки какие-то?
Чет фаллаут напомнило.
У меня тупой вопрос: а это и сейчас стоит на машинах?
Не уверен, как в других школах, но мы в советское время изучали автодело в старших классах. В начале постсоветского даже сам несколько лет включал раздел «Автомобиль» в трудовое обучение. Так что принцип работы дифференциала, думаю, на Пикабу многим знаком.
Шикарный пост и материал..
Осталось сделать объяснение, почему при стопоре колеса этот механизм начинает по нему проскользывать. В реальности там ведь вряд ли всё на трении держится
К слову в машинах ни тогда ни сейчас я не соображаю вообще. А вот про дифференциал помню до сих пор
Что такое дифференциал и как он работает?
Дифференциал в автомобиле работает с целью осуществления следующих трёх задач:
В этой статье Вы узнаете, почему Ваш автомобиль нуждается в разных оборотах вращения колёс, как это обеспечивается, что такое дифференциал, как дифференциал работает и каковы его основные недостатки. Мы также рассмотрим несколько его типов.
Для чего нужен дифференциал?
Автомобильные колёса вращаются с разной скоростью, особенно это заметно при повороте. Вы можете видеть в анимации ниже, что каждое колесо проезжает очень разное расстояние, когда автомобиль поворачивает, и что внутренние колёса проезжают гораздо более короткое расстояние, чем внешние. Поскольку скорость равна расстоянию, поделённому на время, необходимое для проезда этого расстояния, то получается, что колёса, которые проезжают меньшее расстояние, вращаются с более низкой скоростью: так, при повороте налево левые колёса будут крутиться медленнее, чем правые, и наоборот. Также следует отметить, что передние колёса проезжают расстояние, отличающееся от того, которое проезжают задние колёса.
Именно с этой проблемой безукоризненно справляется дифференциал.
Что такое дифференциал?
Тем не менее, некоторые полноприводные машины не имеют дифференциала между передними и задними колёсами, и, вместо этого, эти пары колёс тесно связаны между собой так, что передние и задние колёса должны крутиться с одной и той же скоростью. Вот почему на таких автомобилях производители не рекомендуют ездит по твёрдому покрытию в режиме полного привода, а включать его только на бездорожье.
А теперь давайте выясним, в каком месте автомобиля обычно располагается дифференциал в зависимости от типа привода автомобиля:
Как работает дифференциал?
Таким образом, дифференциал состоит из следующих основных частей:
А теперь давайте перейдём к ключевому и самому важному понимаю, как работает дифференциал, и посмотрим на анимации ниже, как вышеперечисленные компоненты открытого дифференциала работают в двух случаях:
Нажмите на кнопку «Поворачиваем», чтобы увидеть, как работает дифференциал во время поворота, и «Едем прямо», чтобы посмотреть, как движутся его компоненты во время прямолинейного движения
Какой главный недостаток дифференциала?
Какие виды дифференциалов бывают?
Решением этих проблем является дифференциал повышенного трения (LSD, его ещё называют дифференциалом с ограниченным проскальзыванием). Дифференциалы повышенного трения используют различные механизмы для обеспечения нормального дифференциального действия в различных условиях езды. Когда колесо скользит, такой дифференциал позволяет передать больше крутящего момента как раз на нескользящее колесо.
Что такое вискомуфта (вязкая муфта)?
Вискомуфта чаще всего встречается во всех полноприводных машинах. И, если Вы читали статью о принципе работы гидротрансформатора, то знайте, что вискомуфта имеет схожую с ним схему работы. Она широко используется для связи задних колёс с передними таким образом, что когда один набор колёс начинает проскальзывать, крутящий момент будет передан на другой набор, тем самым решая злободневную проблему буксующего колеса, описанную выше.
Вязкая муфта имеет два набора пластин внутри герметичного корпуса, который заполнен вязкой жидкостью (несколько более вязкой, чем трансмиссионное масло, к примеру). Один набор пластин соединён с каждым выходным валом. В нормальных условиях оба набора пластин и их порция вязкой жидкости движутся с одной и той же скоростью. Но когда одна ось пытается вращаться быстрее, возможно, потому что она проскальзывает, множество пластин, соответствующих колёсам этой оси, вращаются быстрее, чем другие. Вязкая жидкость, находящаяся между пластинами, пытается догнать более быстрые диски, тем самым ведя за собой к этому и медленные диски. Это передает больший крутящий момент на медленнее вращающиеся колёса, которые как раз и не скользят.
Устройство вискомуфты
Когда автомобиль поворачивает, разница в скорости между колёсами на одной оси не так велика, как тогда, когда одно из колёс попросту проскальзывает. Чем быстрее пластины вращаются относительно друг друга, тем больше крутящего момента приходится на муфту. Муфта не мешает виткам крутиться, потому что величина крутящего момента, передаваемого во время поворота, мала.
Что такое дифференциал Torsen?
Дифференциал Torsen является чисто механическим устройством: он не завязан никакой электроникой, а также муфтами или вязкими жидкостями и по своей сути представляет собой довольно простой механизм, очень схожий с открытым дифференциалом.
Torsen работает также, как и открытый дифференциал, когда величина крутящего момента между двумя ведущими колёсами равная. Но как только одно из колёс начинает терять сцепление с дорогой, разница в крутящем моменте приводит к блокировке вместе шестерен в дифференциале Torsen.
Такой дифференциал часто используется в мощных и очень мощных полноприводных машинах. Как и вискомуфта, он часто используется для передачи мощности между передними и задними колёсами. И в этом применении дифференциал Torsen превосходит вискомусту, потому что передаёт крутящий момент на колёса стабильно перед тем, как фактически начинается скольжение. Однако, если один набор колёс теряет сцепление с дорогой полностью, то дифференциал Torsen будет не в состоянии перенести крутящий момент на другой набор колёс из-за своей конструкции и принципа работы такого дифференциала.
Так выглядит современный дифференциал Torsen
Кстати, почти все автомобили Hummer используют дифференциал Torsen между передней и задней осями. При этом, руководство пользователя для Hummer предлагает новое решение проблемы, когда одно колесо полностью теряет сцепление с дорогой: нажимайте на педаль тормоза. Применяя тормоз, крутящий момент подаётся на колёса, которые находятся в воздухе, а затем переходят к колёсам, которые смогут вытащить автомобиль из «каши».
Что такое дифференциал в автомобиле и как он работает
Не каждый даже опытный водитель знает в полной мере, что такое дифференциал в автомобиле и для чего он необходим. Это механизм, который отвечает за распределение крутящего момента между приводным валом и позволяет колесам вращаться под различными углами. Механизм трансмиссии особенно видит, когда машина начинает поворачивать.
Назначение дифференциала в первую очередь заключается в обеспечении стабильного вождения в условиях сухой погоды на твердом дорожном покрытии. Но важно принять во внимание, если ТС сойдет с устойчивого покрытия на гололед или сельскую дорогу, дифференциал может не давать авто двигаться дальше. Чтобы понять все особенности данного явления, важно понять, что такое дифференциал в машине.
Что представляет дифференциал
Что такое дифференциал в автомобиле простыми словами – это механизм, который распределяет карданный вал трансмиссии между передней и задней осью колес. В результате происходит движение без буксования. Именно в выполнении данной задачи заключается назначение дифференциала.
Когда движение происходит прямолинейно, оказывается равномерная нагрузка на колеса. При этом угловое вращение происходит с одинаковой скоростью. Механизм выполняет функцию дополнительного звена. В случае, когда условия начинают меняться, нагрузка перестает распределяться равномерным образом. Полуоси вынуждены вращаться с различной скоростью, поэтому появляется новая необходимость распределения крутящего момента в конкретных пропорциях. В таком случае узел начинает выполнять сложную работу, обеспечивая максимально возможную безопасность при исполнении маневров автомобилем.
В зависимости от того, какой привод имеет автомобиль, расположение дифференциала может различаться:
В последнем случае входит комплекс передних и задних мостов, либо раздаточная коробка.
Интересен тот факт, что дифференциал появился в автомобилях по прошествии многих лет. Производители были озадачены решением проблемы с маневренностью. Из-за одинаковой угловой скорости одни колеса начинали буксовать, а другие переставали контактировать должным образом с дорожным покрытием. В тот момент инженеры начали вспоминать, что существует определенный механизм, который поможет им справиться с поставленной задачей и снизить риск потери управления.
Дифференциал стал официальным открытием француза Онесифора Пеккера. В конструкции изобретатель использовал шестеренки и валы. Через них происходила передача крутящегося момента. Но даже при появлении такого важного открытия вопрос с пробуксовкой невозможно было решить в полной мере. В системе начали проявляться некоторые нюансы. Так, например, при тестировании одно из колес начинало терять сцепление с дорожным покрытием. Сложнее всего приходилось с поверхностями, которые были покрыты льдом.
Среди самых негативных последствий стоит выделить большое количество аварийных ситуаций. В результате инженерам приходилось тратить немало времени, чтобы решить возникшую проблему. Пробуксовка становилась одной из основных причин заноса. Решение проблемы предложил Фердинанд Порше, который представил миру кулачковый механизм. Именно с его помощью удалось ограничить проскальзывание колес. Немецкий дифференциал начал активно использоваться в машинах автоконцерна Фольксваген.
Эксплуатация дифференциала в зависимости от типа
Использование устройств происходит для дальнейшей транспортировки крутящего момента колесам и мостам автомобиля.
Грузовые и легковые авто обладают межколесным дифференциалом, который передает вращение для колес. Дифференциал, который возникает между мостами, используется преимущественно в машинах с полным приводом. Можно выделить следующие типы механизмов:
Также выделяют симметричные или асимметричные. Так как есть возможность распределения крутящего момента, несимметричный вид используется между мостами с полным приводом. Транспортные средства с передним или задним приводом имеют симметричный дифференциал конической формы.
Самым универсальным и стандартным является червячный тип. Поэтому его можно использовать с любым типом привода.
Принцип работы
Чтобы понять, каким образом происходит работа дифференциала, нужно рассмотреть его функционирование в трех различных состояниях:
• при прямом движении;
При прямом движении
Характерной особенностью является равномерное распределение нагрузки между колесами автомобиля. При этом угловая скорость будет одинаковой. В корпусе размещаются сателлиты, которые не вращаются около своих осей. Передача осуществляется от шестерни с главной передачей через зацепление зубчатой формы.
При поворотах
При повороте распределение нагрузок осуществляется следующим образом:
• внутреннее колесо обладает наименьшим радиусом и испытывает наибольшее сопротивление в сравнении с наружным. В результате сниженной нагрузки скорость вращения значительно снижается;
• наружное колесо перемещается по большому радиусу, поэтому увеличивает угловую скорость для плавного входа в поворот, не вызывая пробуксовки. Когда ход начинает замедляться, сателлита начинает приходить в действие.
Как следствие можно сделать вывод, что колеса должны иметь различные угловые скорости. Крутящий момент, который исходит от главной передачи, остается на неизменном уровне.
При буксовании
Автомобильные колеса, которые движутся прямо по скользкому дорожному покрытию или в отсутствии нормальной трассы, способны испытывать нагрузку различной величины: какие-то начинают буксовать и постепенно теряют сцепление с дорожным покрытием. Другое колесо напротив, начинает замедлять хода из-за большой нагрузки. Схема поворота также повторяется. Но в данном случае приносит только негатив: колесо получает 100%-принятый дифференциал с крутящим моментом, а с большой нагрузкой может вовсе перестать вращаться.
Чтобы решить подобные проблемы, можно использовать блокировку в ручном или автоматическом режиме, либо внедрить систему с курсовой устойчивостью.
Блокировка дифференциала
Чтобы добиться одинакового по величине крутящего момента, потребуется сделать блокировку сателлитов либо передать его на нагруженную ось. Такое решение пользуется популярностью в ситуации, если встречается повышенная проходимость с приводом 4х4. Это объясняется не только тем, что используется для тяжелых дорожных условий. Если машина потеряет сцепление хотя бы в одной из существующих 4-х точек, величина крутящего момента будет стремиться к нулю. Как следствие машина дальше не поедет.
Во избежание подобных неприятностей может помочь блокировка. Она встречается полной или частичной. Зависит от того, в какой степени произошло перераспределение усилий между осями и какой тип блокировки используется: вручную или автомат.
На рынке пользуются высокой популярностью дифференциалы, которые самостоятельно блокируются, а также распределяют крутящийся момент с учетом существующей разницы в полуоси.
Самым сложным, но проверенным методом устранения недостатков узла, принято считать блокировку в электронном формате. Датчики самостоятельно контролируют существующие показатели в процессе движения. На основании показателей можно правильно скорректировать полученные данные.
Соблюдение безопасности
Основным предназначением дифференциала является обеспечение безопасных условий для совершения маневров на автотрассах. Вышеперечисленные нюансы, в первую очередь, затрагивают езду в экстремальных условиях или на пересеченной местности.
Если на ТС присутствует привод с ручной блокировкой, то его можно использовать только в соответствии с дорожными условиями. А шоссейные автомобили, которые не могут ехать медленнее 100 км/час, водить без дифференциала довольно опасно.
Как работает дифференциал — видео работы
Продолжаем нашу тему конструкции автомобиля и рассмотрим элемент трансмиссии, такой как дифференциал. Зачем он нужен, где применяется и т.д. А в следующей статье рассмотрим как работает дифференциал и посмотрим видео его работы.
Если разъяснить простыми словами, то данный элемент служит основным распределителем крутящего момента на элементы потребления, будь то карданы или полуоси. Также он создает разную скорость вращения потребителей, что повышает ресурс отдельных узлов автомобиля.
Где располагается дифференциал:
Те дифференциалы, которые используются для привода колес (в картере моста), называют межколесным дифференциалом.
Дифференциал, который устанавливается между двумя ведущими мостами (раздаточная коробка), называют межосевым.
Конструктивно дифференциал выполнен на основе планетарного редуктора. И он также разделяется на типы, в зависимости от используемой зубчатой передачи:
Устройство дифференциала
Рассмотрим устройство данного узла по примеру конического дифференциала – это не так важно, ведь основные части у всех одинаковы, с некоторыми отличиями.
В состав конического дифференциала входит сам редуктор и сателлиты. Эти элементы входят в корпус.
Этот корпус принимает на себя крутящий момент, далее передает его на шестерни полуосей через сателлиты. Внутри корпуса размещены специальные оси, на которых вращаются сателлиты. Главная передача крепится непосредственно к корпусу дифференциала.
Также есть отличия по количеству применения сателлитов. Как правило, на легковых автомобилях их всего два, но при большом крутящем моменте устанавливают четыре. Полноприводные и грузовые автомобили, чаще всего имеют по четыре сателлита в дифференциале.
По количеству шестерен полуосей, различают два типа дифференциала – симметричный и несимметричный.
Симметричный дифференциал – левая и правая шестерня имеют одинаковое количество зубьев и весь крутящий момент распределяется равнозначно на обе полуоси. Такой тип используют в картерах мостов.
Несимметричный дифференциал – левая и правая шестерня имеют различное количество зубьев и крутящий момент соответственно передается в различных соотношениях. По этой причине данный тип дифференциала используют, как межосевой.
Как работает дифференциал видео
Так мы быстро и просто разобрали виды дифференциалов и узнали, как работает дифференциал + посмотрели видео о нем.
Как работает дифференциал.
Для переднеприводного автомобиля ведущие колёса передние, для заднеприводного соответственно задние. Ведущие колёса соединены друг с другом таким образом, что двигатель или трансмиссия могут вращать сразу оба колёса. Другая пара колёс, назовём их ведомыми, не связаны жёстко между собой и могут вращаться независимо друг от друга. Если бы на вашем автомобиле не было дифференциала, колёса вращались бы с одинаковой скоростью и поворачивать на таком авто было бы непросто. Одному колесу пришлось бы в таком случае скользить. При качестве современных дорог и шин, чтобы сделать это придётся приложить много усилий.
Как работает дифференциал.
Дифференциал — это устройство, которое разделяет вращающий момент двигателя, позволяя каждому колесу вращаться с разной скоростью. Дифференциал применяется во всех современных машинах и грузовиках, а также во многих полноприводных машинах. В полноприводных автомобилях дифференциал ставится на переднюю и заднюю пару колёс, так как каждая пара является ведущей. Некоторое время полноприводные системы не имели дифференциала между передними и задними колёсами.
Открытый дифференциал.
Мы начнём с самого простого типа дифференциала название которого — открытый дифференциал.
Когда машина движется прямо по дороге, оба ведущих колеса вращаются с одинаковой скоростью. Ведущая шестерня вращает ведомое зубчатое колесо, на котором закреплены сателлиты. При движении автомобиля прямо ни один из сателлитов не вращается вокруг своей оси.
Заметим что количество зубцов на ведущем валу меньше чем на зубчатом колесе. Возможно, Вы слышали такой термин, как передаточное число заднего моста. Если передаточное число равно 4 к 10, это значит что число зубцов на ведущей шестерне относится к числу зубцов на зубчатом колесе как 4 к 10.
Когда автомобиль заворачивает колёса вращаются с разной скоростью.
На анимации выше можно видеть что при повороте сателлиты начинают вращаться, позволяя колёсам двигаться с разной скоростью.
Когда дорога сухая и сцепление колеса с дорогой хорошее, вращающий момент, который будет приложен к колесу определяет двигатель и коробка передач. Если же сцепление колеса с дорогой плохое, предположим на льду, величина крутящего момента ограничится таким числом при котором колеса не будут проскальзывать. Таким образом, даже при достаточном вращающем моменте от двигателя, необходимо обеспечить хорошее сцепление с дорогой.
На тонком льду.
При управлении машиной на льду для того, чтобы колеса при старте не пробуксовывали, нужно трогаться со второй или даже с третьей передачи. При этом передается меньший вращающий момент на колеса.
А что будет если одно ведущее колесо будет на земле, а второе на льду? Возникает проблема на машине с открытым дифференциалом.
Надо помнить, открытый дифференциал передает одинаковый крутящий момент к обоим колесам. Максимальная величина крутящего момента будет ограничиваться моментом, который можно приложить к колесу, находящемуся на льду, а этот момент очень мал и колесо, имеющее хорошее сцепление с дорогой, получит такой же момент. В итоге автомобиль будет двигаться очень медленно.
Внедорожник.
Открытый дифференциал может создать много неудобств при движении по пересеченной местности. Если даже у машины все ведущие и установлен открытый дифференциал, она все равно может застрять. Если одно из передних или задних колес оторвется от земли и будет вращаться в воздухе и двигаться будет невозможно.
Решение этой проблемы — это дифференциал повышенного трения. Дифференциал повышенного трения используют различные механизмы для обеспечения нормальной разности скоростей. Когда одно из колес скользит этот крутящий момент передается другому колесу.
Вискомуфта.
Вискомуфта часто находит применение в полноприводных автомобилях. Она обычно применяется для соединения передней и задней пары колёс, при этом если передние начинают проскальзывать крутящий момент передаётся на задние колёса и наоборот.
Вискомуфта имеет два набора пластин внутри герметичного кожуха, который заполнен жидкостью, как показано выше. Каждый набор пластин соединён с валом. При нормальных условиях оба набора пластин в жидкости вращаются с одинаковой скоростью.
Когда одна пара колёс начинает вращаться быстрее, это свидетельствует о том, что колёса проскальзывают. Набор пластин соответствующих этому колесу начинает вращаться быстрее, но за счёт свойств жидкости скорости пластин задних и передних колёс выравниваются. Прикладывается более высокий крутящий момент на колёса, которые не скользят.
К примеру, когда у автомобиля происходит пробуксовка передних колёс, вискомуфта замыкается и передаёт момент на задний мост. Когда машина поворачивает разница скоростей меньше чем когда одно колесо проскальзывает. Чем быстрее вращаются диски относительно друг друга, тем больший крутящий момент передаёт вискомуфта. Муфта не мешает на поворотах, потому что величина крутящего момента во время поворота очень мала. Передача крутящего момента не будет происходить до тех пор, пока не начнётся скольжение. Простой опыт с яйцом поможет понять как работает вискомуфта. Если поставить яйцо на кухонный стол, скорлупа и желток будут неподвижны. Теперь если раскрутить яйцо, то желток будет стараться догнать скорлупу.
Чтобы доказать что желток вращается, остановим быстро яйцо, а затем снова отпустим — яйцо будет вращаться(если, конечно, оно не вкрутую). В этом эксперименте мы используем силу трения между скорлупой и желтком. В вискомуфте усилие прикладывается между жидкостью и набором пластин аналогично яйцу.
Самоблокирующийся дифференциал.
Самоблокирующийся дифференциал состоит из тех же частей что и открытый, плюс к нему добавляется электрический, пневматический или гидравлический механизм для блокировки двух выходных шестерёнок вместе. Этот механизм обычно активируется вручную с помощью переключателя, после активации оба колеса будут вращаться с одинаковой скоростью. Если одно колесо оторвётся от земли второе будет продолжать вращаться, как будто ничего не изменилось.
Дифференциал Torsen — чисто механическое устройство и не содержит электроники или вязких жидкостей. Как только одно колесо теряет сцепление с дорогой, система связывает колёса вместе. Например, если дифференциал Torsen разработан с отношением 5: 1, это позволяет в пять раз больше нагружать колесо, которое имеет хорошее сцепление. Torsen не уравнивает крутящий момент на колёсах, а направляет его на более ”загруженную” ось.
